專利名稱：一種活塞式可視水樣采集儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境治理及水體樣本采集技術(shù)領(lǐng)域，涉及到河流、湖泊、水庫的水體樣本采集，特別涉及到含有懸浮物較多或水體形態(tài)復(fù)雜的水體樣本采集。
背景技術(shù)：
水體樣本的采集與保存是水污染治理與研究的基礎(chǔ)。隨著時間推移，環(huán)境問題的積累效應(yīng)越來越突出。如何有效采集具有代表性的水體樣本成為水環(huán)境治理與研究的關(guān)鍵。河流、湖泊、水庫等水體的底部沉積有大量的沉積態(tài)或絮凝態(tài)污染物，影響水體水質(zhì)。尤其在我國東北地區(qū)，多年平均降雨量小，水庫水量交換律低，經(jīng)過多年運行，水庫下層普遍存在絮凝物沉積現(xiàn)象，污染嚴(yán)重。隨著經(jīng)濟發(fā)展，許多農(nóng)業(yè)用水水庫轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)供水水庫，用水目標(biāo)的轉(zhuǎn)變使水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)大大提高。實際水庫運行中，也已發(fā)生多次影響惡劣的水質(zhì)突發(fā)事故。這些問題都與水體下層水質(zhì)有密切關(guān)系，因此下層水體的水樣提取成為研 究問題的關(guān)鍵。在水樣采集時，需要確保采集的是指定深度實際狀態(tài)下的水樣，這就涉及到深度定位、水體交換、水樣形態(tài)等問題。深度定位已有多種技術(shù)可以解決，但水體交換不僅與采水器的結(jié)構(gòu)有關(guān)還與水體形態(tài)有關(guān)，對于河流水體需要在流速方向上有較強的交換能力，對于湖泊等靜水體需要在垂向上有較強的交換能力。同時為了深入研究水污染問題，總是希望獲得更多的水體信息，例如觀察水下的情況，測定溫度、水深等。綜上所述，高效準(zhǔn)確的采集代表性水體樣本需具備多形態(tài)的微擾動樣品采集和水體信息收集的功能。目前，對于懸浮層水樣采集，常用的主要有泵吸式采水器、基于“開-閉”原理的尼斯金瓶與南森瓶和水平水樣采集器及其改進(jìn)形式的采水器。其中泵吸式，例如夏自強(2006)介紹的蠕動泵深水采樣器，可以采集不同深度的水樣，但是采樣時對水體擾動較大，尤其對水體中的絮狀物質(zhì)破壞嚴(yán)重，直接影響水質(zhì)樣本的代表性；基于“開-閉”原理的尼斯金瓶及南森瓶，例如德國HYDR0-BI0S公司生產(chǎn)的卡蓋式采水器，對水體擾動較泵吸式要小，但只適用于湖庫等靜水體，對于河流等流動水體交換能力不足；水平采樣器適用于河流等流動水體但對于湖庫等靜水水體，則水交換能力不充分；德國HYDR0-BI0S公司生產(chǎn)的Multi-Limnos自動水樣采集器進(jìn)水方式為單向進(jìn)水，對水體中的絮狀物擾動較大；德國SST公司生產(chǎn)的CTD48M溫鹽深儀可以測定水深、溫度、鹽分，但其價格昂貴達(dá)10萬RMB，而且鹽分相關(guān)指標(biāo)可以采集水樣回實驗室進(jìn)行分析。顯然，前述設(shè)備均不具備多形態(tài)微擾動樣品采集功能，尤其是針對水庫下層含有懸浮絮凝態(tài)的水樣采集。需要研發(fā)具有微擾動(不破壞水體中絮狀物)、適用于多種形態(tài)、觀測水下情況等功能的采樣器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一套不破壞水體中絮狀物，適用于懸浮態(tài)物質(zhì)含量大的水體和河流、湖泊、水庫等多種流態(tài)的水體樣本采集裝置，該裝置還具備水情觀測、深度與溫度測定功能。本發(fā)明的技術(shù)方案是可視水樣采集儀，主要有帶有刻度的纜繩、觸發(fā)器、緩沖板、桶體和活塞機構(gòu)組成。帶有刻度的纜繩依次經(jīng)下活塞板、連接桿、上活塞板、穿繩管、固定板、繩扣、受力板、支撐柱、觸發(fā)板、觸發(fā)錘穿出。觸發(fā)器(圖2)從下至上由固定板、受力板、支撐柱、彈簧、觸發(fā)板3-1構(gòu)成。兩個螺栓C固定在固定板外側(cè)，穿出受力板O. 5cm的長度，用以固定纜繩。固定在內(nèi)側(cè)的兩個螺栓B經(jīng)受力板、支撐柱、觸發(fā)板穿出，用以留出觸發(fā)空間。帶刻度的纜繩穿過繩扣可以將整個裝置的重量轉(zhuǎn)移至受力板，觸發(fā)板由彈簧支撐，彈簧內(nèi)部設(shè)有支撐柱，支撐柱用以減少觸發(fā)錘對受力板的沖擊，其高度為可以使螺栓沒入受力板為宜。緩沖板上部有兩個用以固定的塊狀物體，使緩沖板通過螺栓和桶體的上部連接， 中心開有小孔。桶體為上下通透的透明有機玻管，分為進(jìn)水端和儲水端，進(jìn)水端在桶體下部的配重之上，沿圓周設(shè)有3個均勻分布的進(jìn)水口，為防止應(yīng)力集中，進(jìn)水口的兩端為半圓形，設(shè)計的3個均勻分布的進(jìn)水口使得桶體的進(jìn)水端在多種流態(tài)下都有充足的水交換。為了加固桶體，桶體外側(cè)從上至下設(shè)有固定管A、固定管B和兩個固定管C，其中固定管A配合銷釘固定纜繩，在下放至指定水深時和纜繩一起承擔(dān)拉力，所以固定管A較長，4個固定管都由銷釘和桶體連接，底板由底板銷釘固定在桶體底部，配重放置在底板上?；钊麢C構(gòu)由上活塞板、密封橡膠、穿繩管、連接桿、下活塞板和螺栓構(gòu)成，置于桶體內(nèi)部，可在配重和緩沖板之間活動。上活塞板由3個透明有機玻璃板通過螺栓緊密連接在一起，其中下層的2個有機玻璃板套有密封橡膠，穿繩管放置在上活塞板的上層兩個有機玻璃板之間。下活塞板由4個透明有機玻璃板通過螺栓D緊密連接在一起，其中上層的3個有機玻璃板套有密封橡膠，用以確保活塞的強度與密閉性。連接桿上配有溫度計，連接桿的長度加上下兩個活塞板的長度應(yīng)與桶體的進(jìn)水端一致，兩個活塞板通過連接桿連接和桶體一起形成進(jìn)儲水空間。本發(fā)明的效果和益處是相比于現(xiàn)有的泵吸式采水器、基于“開-閉”原理類型的采水器和水平式采水器，彌補了對水樣擾動、水體流態(tài)的局限性和不便原狀觀察的不足，發(fā)明了具有適用于多流態(tài)、微擾動取樣、觀測水樣形態(tài)等功能為一體的活塞式可視水樣采集儀。具有保真性好、代表性強、造價低等特點。


附圖I是活塞式可視水樣采集儀整體結(jié)構(gòu)示意中1帶刻度的纜繩；2觸發(fā)錘；3觸發(fā)器；4緩沖板；5桶體；6活塞機構(gòu)；7配重；8底板；9纜繩；10螺栓A ;11固定管A ;12固定管B ;13固定管C ;14銷釘；15底板銷釘附圖2是觸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意中3-1觸發(fā)板；3-2螺栓B ;3_3彈簧；3_4支撐柱；3_5螺栓C ;3_6繩扣；3_7受力板；3_8固定板附圖3是活塞機構(gòu)示意中6-1上活塞板；6_2密封橡膠；6_3穿繩管；6_4連接桿；6_5下活塞板；6_6螺栓D ;6-7溫度計 附圖4是緩沖板示意中4緩沖板；10螺栓A附圖5是底板示意中8底板；15銷釘
具體實施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案(和附圖)詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實施方式
。活塞式可視水樣采集儀水樣采集具體實施步驟如下 步驟I :通過螺栓10將緩沖板4和桶體5的上部連接，將處于活塞機構(gòu)6置于桶體5的進(jìn)水端，配重7之上，此時桶體5的進(jìn)水端與所采集水體有充足的水交換，可以確保采集的水樣確為所需深度的水樣。步驟2 :在觸發(fā)器3的彈簧3-3處于正常狀態(tài)時此時將纜繩9套在螺栓3_5上，此時，帶刻度的纜繩I在繩扣3-6以下的部分處于松弛狀態(tài)，整套裝置由帶刻度的纜繩I繩扣3-6以上部分和纜繩9受力，將觸發(fā)錘2穿過帶刻度的纜繩1，并將觸發(fā)器2和帶刻度纜繩I的頭部握在手中。步驟3 :將活塞式水樣采集儀放入水中，通過帶刻度的纜繩I觀查下水深度，等到達(dá)所需深度時，從手中釋放觸發(fā)錘2。步驟4 :觸發(fā)錘2沿帶刻度的纜繩I下落沖擊觸發(fā)板3-1，下壓彈簧3-3至支撐柱3-4，使得觸發(fā)板3-1、固定板3-8、螺栓3-2和螺栓3_5下移，受力板3-7由纜繩2拉著沒有下移，此時螺栓3-5沒入受力板3-7，纜繩9脫落，帶刻度的纜繩I繩扣以下部分開始受力，桶體5在自重和配重10的作用下落，活塞機構(gòu)6相對桶體5上升，桶體5下落時，緩沖板4同時通過小孔排水減緩了下落的速度，減小了對水體絮狀物質(zhì)的破環(huán)，直至活塞機構(gòu)6上升至緩沖板4，此時水下樣品采集結(jié)束。步驟5 :拉動帶刻度的纜繩I將裝置提至船上(岸邊)。先觀看水樣的原始物理狀態(tài)，拍照記錄。下放活塞機構(gòu)6，將采集的水樣轉(zhuǎn)入貯樣器中保存，以便后期做相關(guān)分析，至此采樣結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種活塞式可視水樣采集儀，主要有帶有刻度的纜繩(I)、觸發(fā)器(3)、緩沖板(4)、桶體(5)和活塞機構(gòu)(6)組成，其特征在于 帶刻度的纜繩(I)依次經(jīng)下活塞板(6-5)、連接桿(6-4)、上活塞板(6-1)、穿繩管(6_3)、固定板(3_8)、繩扣(3_6)、受:力板(3_7)、支撐柱(3_4)、觸發(fā)板(3_1 )、觸發(fā)錘(2)穿出； 觸發(fā)器(3)從下至上由固定板(3-8)、受力板(3-7)、支撐柱(3-4)、彈簧(3-3)、觸發(fā)板(3-1)構(gòu)成；兩個螺栓C (3-5)固定在固定板(3-8)外側(cè)，穿出受力板(3-7)—段O. 5cm的長度，用以固定纜繩(9);固定在內(nèi)側(cè)的兩個螺栓B (3-2)經(jīng)受力板(3-7)、支撐柱(3-4)、觸發(fā)板(3-1)穿出，用以留出觸發(fā)空間；帶刻度的纜繩(I)穿過繩扣(3-6)將整個裝置的重量轉(zhuǎn)移至受力板，觸發(fā)板(3-1)由彈簧(3-3)支撐，彈簧(3-3)內(nèi)部設(shè)有支撐柱(3-4)，支撐柱(3-4)用以減少觸發(fā)錘對受力板的沖擊，其高度為使螺栓(3-2)沒入受力板； 桶體(5)為上下通透的透明有機玻管，分為進(jìn)水端和儲水端，進(jìn)水端在桶體下部的配重(7)之上，沿圓周設(shè)有3個均勻分布的進(jìn)水口，進(jìn)水口的兩端為半圓形；桶體(5)外側(cè)從上至下設(shè)有固定管A(ll)、固定管B(12)和兩個固定管C(13)，其中固定管A(Il)配合銷釘(14)固定纜繩(9)，4個固定管都由銷釘(14)和桶體(5)連接，底板⑶由底板銷釘(15)固定在桶體(5)底部，配重(7)放置在底板(8)上。
活塞機構(gòu)(6)由上活塞板(6-1)、密封橡膠(6-2)、穿繩管(6-3)、連接桿(6-4)、下活塞板(6-5)和螺栓D(6-6)構(gòu)成，置于桶體(5)內(nèi)部，在配重(7)和緩沖板(4)之間活動。上活塞板出-1)由3個透明有機玻璃板通過螺栓(6-6)緊密連接在一起，其中下層的2個透明有機玻管套有密封橡膠￠-2)，穿繩管(6-3)放置在上活塞板￠-1)的上層兩個有機玻璃板之間。下活塞板(6-5)由4個透明有機玻璃板通過螺栓D(6-6)緊密連接在一起，其中上層的3個透明有機玻管套有密封橡膠￠-2);連接桿(6-4)上配有溫度計￠-7)，連接桿(6-4)的長度加上下兩個活塞板的長度與桶體(5)的進(jìn)水端一致，兩個活塞板通過連接桿(6-4)連接和桶體(5) —起形成進(jìn)儲水空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的活塞式可視水樣采集儀，其特征是桶體(5)上部安有帶小孔的緩沖板⑷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種活塞式可視水樣采集儀，屬于環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境治理及水體樣本采集技術(shù)領(lǐng)域。該裝置主要由帶有刻度的纜繩、觸發(fā)器、桶體、活塞機構(gòu)、緩沖板和配重組成。利用帶刻度的纜繩確定采樣位置，透明的兩段式桶體結(jié)構(gòu)使其適用于多種形態(tài)的樣品采集，緩沖板降低取水過程對水體形態(tài)的干擾。采集儀到達(dá)采集深度后使觸發(fā)器動作，桶體在配重的作用下下落，儲水端緩慢進(jìn)入桶體，達(dá)到采集指定深度水樣的目的。本發(fā)明的有益效果是實現(xiàn)了多種形態(tài)下的微擾動樣品采集，并可直接觀測水體情況，提高了樣品的代表性和保真性?？梢杂糜诤恿?、湖泊、水庫等水體的采集，具有保真性好、精度高、代表性強、造價低等特點。
文檔編號G01N1/10GK102879226SQ20121034126
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者許士國, 汪天祥, 吳凱, 牛文靜, 李士杰, 劉曉輕 申請人:大連理工大學(xué)